单极性不归零码：

第一幕：场景设定

想象一下，你和朋友约好用手电筒在夜里传暗号。

• 规则很简单：

  • 你亮着手电筒持续1秒钟，就代表你发送了数字1。

  • 你关掉手电筒持续1秒钟，就代表你发送了数字0。

• 你们约定，每隔1秒钟看一次对方的手电筒状态。

这个最原始、最直接的“亮=1，灭=0”的编码方式，就是单极性不归零码。

第二幕：拆解这个名字

名字听起来很专业，但拆开看就很简单：

1. 单极性

   • “极”指的是电平（电压或光强）。

   • “单极性”就是只用一种极性的电平（和零电平）来表示信息。

   • 在我们的例子里：有光（一个正电平）代表1，无光（零电平）代表0。我们只用“有光”这一种“极性”的状态。

   • （作为对比，如果是“双极性”，就会用“+光”代表1，“-光”代表0，中间“无光”可能代表别的东西，更复杂一些。）

2. 不归零

   • 这是最关键的一点！“不归零”指的是：在整个比特（也就是我们规定的1秒钟）的持续时间之内，信号电平保持不变，不会中途“归零”。

   • 比如你要发一个1，在这整个1秒钟里，手电筒一直亮着，光强是一条平稳的直线，不会闪烁。

   • 你要发一个0，在这整个1秒钟里，手电筒一直灭着，是一条平稳的零线。

第三幕：画出来看看

假设你要发送一串二进制数据：1 0 1 1 0

用单极性不归零码画出来就是下面这样：

高电平（比如+5V, 或“亮”） | ▁▁▁▁ ▁▁▁▁▁▁▁▁ | | | | | 低电平（0V, 或“灭”） |▁▁▁▁ |▁▁▁▁ |▁▁▁▁ | | | | | 时间（每个格子1秒） [1] [0] [1] [1] [0]

你发现了什么特点？

• 每个“1”都是一段持续的高电平。

• 每个“0”都是一段持续的低电平（零电平）。

• 码元之间没有间隙，一个电平紧挨着下一个电平，连在一起。

第四幕：优点和缺点（为什么重要？）

优点（为什么用它？）：

1. 极其简单直观：逻辑就是“高=1，低=0”，生成和理解的电路都非常简单。

2. 节省带宽：因为它“不归零”，信号变化不频繁，所以占用的频带宽度比较窄。

缺点（为什么不能一直用它？）：

1. 存在直流分量：如果传输一长串的1，就是持续的高电压，线路中会存在稳定的直流电流。这会导致功耗增大，而且有些信道（比如变压器耦合的电话线、无线信道）无法传输直流。

2. 没有自同步能力：接收方必须有一个非常精准的时钟，才知道什么时候该“采样”看信号。如果连续多个1或0，信号长时间一条直线，接收方容易丢步，不知道一个bit从哪里开始、到哪里结束。

第五幕：一句话总结

单极性不归零码，就是一种用“持续的高电平”表示1，“持续的低电平（零）”表示0的最基础的数字编码方式。它像手电筒发信号一样简单，但因为带着“直流”且不好同步，所以在复杂的高速通信中，会被更高级的码型（如曼彻斯特码、差分码等）取代。

双极性不归零码：

第一幕：老系统的烦恼

上次我们用“单极性不归零码”发暗号（亮=1，灭=0），遇到了一个大问题：如果长时间发1，手电筒就一直亮着。这不仅特别费电，而且对于远方的观察者来说，长时间看一个亮点，眼睛会疲劳，很难判断一个新“1”是从什么时候开始的，容易数错。

第二幕：新规则——用两种光

为了解决问题，我们发明了一套更聪明的规则：我们准备两个手电筒，一个发红光，一个发蓝光。

• 新规则如下：

  • 如果你想发送数字1，你就亮起红光，持续1秒钟。

  • 如果你想发送数字0，你就亮起蓝光，同样持续1秒钟。

  • 你永远不会让两个手电筒都熄灭。

这个新系统，就是双极性不归零码。

第三幕：拆解这个新名字

1. 双极性

   • 这里的“极”性，指的就是两种截然不同的、相反状态。

   • 在我们的例子里：红光（比如+电平）代表1，蓝光（比如-电平）代表0。我们用了“红”和“蓝”这两种“极性”的状态。

   • 关键点：没有“无光”的状态！每个比特周期，你总能看到一种颜色的光。

2. 不归零

   • 和之前一样：在整个1秒钟的发送期间，你选定的那种光持续亮着，不会中途熄灭或变色。信号电平保持恒定。

第四幕：画出来看看（用电平表示）

假设我们还是发送数据：1 0 1 1 0

在电路里，我们通常用正电压（+V）代表1，用负电压（-V）代表0。画出来是这样的：

正电平（+V， 代表“1”） | ▁▁▁▁ ▁▁▁▁▁▁▁▁ | | | | | 零电平（0V， 中心线） |——————————|——————————————| | | | | | 负电平（-V， 代表“0”） |▁▁▁▁ |▁▁▁▁ |▁▁▁▁ | | | | | 时间 [1] [0] [1] [1] [0]

你发现了什么革命性的改进？

• 信号总是在正负之间摆动，永远不会长时间停留在一边。

• 没有绝对的“零”状态。即使发一串0，也是持续的负电压，信号一直在“动”。

• 每个比特的电平在周期内依然保持恒定（不归零）。

第五幕：优点大升级（为什么它更优秀？）

1. 几乎消除了直流分量（核心优点）

   • 如果数据中1和0的数量大致相等，那么正电平和负电平就会互相抵消，整个信号的平均电压接近零。这就像你左右手平均用力，物体不会移动。

   • 这对于需要通过变压器或电容的信道（如电话线）至关重要，因为这些元件会阻挡直流电，但允许交流电（变化的信号）通过。

2. 具备一定的自检错能力

   • 接收方预期收到的只能是+V或-V。如果收到一个接近0V的信号，那很可能是传输中出了错（受到了干扰），接收方可以更容易地发现这个问题。

3. 保留了带宽效率高的优点

   • 因为它还是“不归零”的，信号变化不频繁，所以和单极性NRZ一样，占用的频带比较窄。

第六幕：遗留的小缺点

它仍然没有彻底解决时钟同步问题。如果连续传输多个相同的比特（比如一串1），信号还是一条持续的正电压直线，接收方还是可能丢步。不过，由于信号在正负间摆动的概率很大，这种情况比单极性NRZ要少一些。

终极比喻与总结

你可以这样理解二者的区别：

• 单极性不归零码：像莫尔斯电码里的“点”和“长空白”。长时间发“点”时，接收方容易迷糊。

• 双极性不归零码：像打乒乓球，球永远在桌子的两边飞来飞去。你发1就是把球打到对方正手（+），发0就是打到对方反手（-）。球永远不会停在网中央（0状态）。对方通过球在哪一边来判断是1还是0。

一句话总结：
双极性不归零码，是一种用“持续的正电平”表示1，用 “持续的负电平”表示0的编码方式。它通过巧妙的对称设计，极大地减少了直流分量，是迈向更可靠、更实用通信编码的关键一步。

它的直接“后代”，就是著名的交替传号反转码（AMI码），后者在双极性的基础上增加了更复杂的规则来彻底解决同步问题。